二、打造智能制造生态远比建智能工厂更重要

智能制造是一个大的概念,不论是叫智能制造、工业4.0,还是工业互联网,最本质的东西是智能制造产业生态系统。它是由先进制造技术与新一代信息技术的深度融合,贯穿于产品、制造过程、服务全生命周期的各个环节,通过构建包含市场环境、政策法规、技术体系、标准体系、人才培养等支撑环境,优化集成相应的系统,实现制造的数字化、网络化、智能化,以不断提升企业的产品质量、效益和服务水平,促进产业绿色、协同、开放、共享、创新发展。在智能制造发展的初期,把主要精力投入在建设一个个数字化车间或智能工厂和开展应用示范上,而在向纵深发展过程中应该更加关注和重视智能制造产业生态系统的建设。产业生态系统的建立是智能制造持续健康有序发展的核心。

智能制造产业生态示意图如图1-1所示,涵盖产品、制造过程、服务三大功能体系,以及构建与之相适应的保障体系。制造过程是智能制造产业生态的核心,智能产品是从设计需求和服务两端牵引智能制造并由传统的被加工变为主动参与制造过程,智能服务是制造过程的延伸与支撑。制造业产业模式将实现从以产品为中心向以用户为中心的根本性转变。

图1-1 智能制造产业生态系统示意图

(一)智能产品生态系统

产品是智能制造的价值载体,产品智能化是产品创新的重要手段。智能产品通常具有如下特点:能够实现自感知、自诊断、自适应、自决策。智能产品对智能制造的牵引作用体现在智能设计与智能服务两端。

智能产品可分为消费类智能产品、制造类智能产品、服务类智能产品。不同类别智能产品在智能制造产品生态系统中扮演着不同的角色。目标是围绕智能产品,构建覆盖客户、终端、平台、第三方应用的产品生态系统。

1.消费类智能产品

消费类智能产品面向最直接的生活应用。广泛使用的智能手机、智能汽车是消费类智能产品最典型的代表。

2.制造类智能产品

最典型的制造类智能产品是智能制造装备,是智能制造过程的基础构成单元。智能制造产业链条中,制造类智能产品既可以是有特定要求的被制造对象——体现在需求侧;又可以是提质增效安全绿色的贡献者——体现在供给侧。

3.服务类智能产品

工程机械、航空发动机、电力装备等重大装备是典型服务类智能产品,远程智能服务是价值链中非常重要的组成部分。通过内部嵌入传感器、智能分析与控制装置、通信装置,实现产品运行状态数据的自动采集、分析和远程传递。

(二)智能制造生态系统

智能制造过程包括设计、生产、管理等生命周期制造阶段。智能工厂是智能制造过程的主要载体。围绕生产装备、设计工具、供应链、第三方应用、客户等智能制造系统各种要素资源进行精准配置调用,提升及构建跨平台操作系统、芯片解决方案、网络解决方案的能力,提升智能工厂系统解决方案、智能装备创新能力和基础产业(材料、工艺、器件)创新能力,在此基础上构建涵盖全生命周期的制造生态系统。

1.智能设计

设计是产品创新的最重要环节。围绕设计需求的智能数据分析、概念的智能速成、产品性能和工艺的智能仿真及优化等都会大幅度缩短产品研发周期,提高产品设计品质。

2.智能生产

智能生产的基础是制造装备和工艺的智能化。智能技术的应用使得制造装备可以对自身和加工过程进行感知和分析,实现实时生产信息处理和决策,人机协同合作,提高生产效率,提升产品质量。

3.智能管理

智能技术与管理手段的引入,实现了生产实时优化调度、生产过程精细化管理、生产资源优化配置、智能科学分析决策,以满足复杂多变的用户需求。

(三)智能服务(全产业链)生态系统

以智能服务为核心的产业模式变革是智能制造系统的主题。通过将信息技术手段,如工业大数据技术,应用于生产服务和产品售后服务环境,提升供应链运作效率和能源利用率,拓展价值链,使更多企业从生产型制造向服务型制造转变,实现更深层次的供给改革,为企业创造新价值。围绕市场需求的个性化及快速变化的趋势,培育企业需求链、供应链、产业链、创新链的快速响应与传导能力,构建覆盖客户、制造、供应商的智能服务(全产业链)生态系统。

1.需求链

围绕泛在化的智能产品,构建涵盖客户、终端、平台、第三方应用等的智能制造需求侧产业新模式,如个性化定制服务等。

2.供应链

围绕智能制造资源,实现对生产装备、设计工具、第三方应用、客户等的精准配置调用,提升并构建跨平台协作、网络协同系统能力,提升智能工厂系统解决方案,构建智能制造供给侧产业新模式。如柔性制造、智能物流服务等。

3.产业链

个性化的市场需求有种类越来越多、变化越来越快的趋势,需求信息快速传递以及生产企业快速响应能力的提升是必然的应对措施。突破传统模式,构建基于智能化技术的覆盖客户、制造、供应商的全产业链势在必行。

4.创新链

在全产业链培育过程中,围绕各种制造资源的碎片化、在线化、再重组、再封装的机遇,加强培育新技术、新产业、新业态以及新的商业模式创新能力。

(四)智能制造保障生态系统

智能产品、制造过程、智能服务构成了智能制造生态系统的主体。而智能制造的良好运转离不开保障系统的支持。通过政策法规的引导,营造良好的市场环境,建设健全标准体系、技术体系、人才培养体系,配合组织机构的建设,构建起面向特定行业智能制造产业生态系统,保障智能制造助推高精尖产业发展高效运行。

不断发展的新技术,不断涌现的新模式、新业态,使得智能制造的内涵越来越丰富,外延越来越复杂,不同国家、地区、行业实施智能制造的基础条件和后续投入也存在很大的差异性,而且新一代信息技术在制造领域的应用仍需假以时日,所以智能制造生态系统建设也是一个需要系统性梳理和分阶段发展的过程。

不论是德国工业4.0的八项优先计划、世界著名的埃森哲(Accenture)咨询公司发布的《2015年技术展望》,还是我国在智能制造生态系统建设方面的积极探索,都说明智能制造是一项需要系统化推进的工程。如智能制造生态系统“深圳模式”包括了15项生态要素和22项可落地的行动方案,中关村“智造大街”打造的敏捷制造、工业设计、技术方案研发、检测认证、小批量试制、协同服务、营销推广“北斗七星”生态系统,说明了每个企业在行业中的地位将主要取决于它在智能制造生态系统中的位置,这个位置则决定了企业在行业中的竞争力。